JP4602100B2

JP4602100B2 - 通信装置

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Publication number: JP4602100B2
Application number: JP2005017786A
Authority: JP
Inventors: 茂美倉島; 政宏柳; 洋人井上; 卓也内山; 隆有田; 英樹岩田
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: US8451888B2; JP2006094456A; US20060045177A1

Description

本発明は、インパルスを用いた通信を行う通信装置に関する。

近年、超広帯域（UWB：Ultra Wide Band）通信が注目されている。このＵWＢ通信には、直接拡散方式（ＤＳ−ＳＳ：Direct Sequence Spectrum Spread）により搬送波（キャリア）を変調して送受する通信（例えば、特許文献１参照）と、搬送波を用いずにインパルスを直接送受する通信（例えば、特許文献２参照）とがある。
特公平７−４４５１４号公報特表平８−５０９１１０号公報

しかしながら、直接拡散方式により搬送波を変調して送受する通信では、送信側及び受信側の双方で拡散符号を用い、送信側では拡散、受信側では逆拡散をそれぞれ行うとともに、受信側において同期捕捉及び同期追跡を行う必要がある。このため、構成及び手順が複雑になる。

一方、インパルスを直接送受する通信では、拡散及び逆拡散を行う必要はないが、受信側において、送信側との同期をとる必要がある。このため、送信側において、インパルス単位に同期をとるためのパルス（同期パルス）を生成、送信し、受信側において、この同期パルスを受信して同期をとることが必要となる。例えば、図２０及び図２１に示す受信装置（特許文献２に記載）としてのレーダは、受信した同期パルスを用いて送信装置との同期をとらなければならない。このように、送信側と受信側とで同期をとることは、インパルスの周期が短い場合には容易でなく、インパルスを直接送受する通信においても、直接拡散方式により搬送波を変調して送受する通信と同様に、構成及び手順が複雑になる。

そこで、本発明は、構成及び手順を簡略化して、インパルスを用いた通信を行うことが可能な通信装置を提供することを目的とする。

本発明の通信装置は、インパルスを用いた通信を行う通信装置であって、１つの変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成するインパルス列生成手段と、前記インパルス列生成手段により生成されたインパルス列を送信するインパルス列送信手段とを有し、前記インパルス列生成手段は、パルスを発生するパルス発生手段と、前記変調パルスと、前記パルス発生手段により発生されるパルスとの論理積のパルスを導出する論理積パルス導出手段と、前記論理積手段により導出される論理積のパルスのタイミングに応じて、前記パルス発生手段により発生されるパルスよりパルス幅が小さく前記論理積のパルス１つに対し１つのインパルスを発生することにより、インパルス列を発生するインパルス列発生手段とを有する構成となる。

この構成により、１つの変調パルスからインパルス列が生成されて送信されるようにすることによって、受信側において、個々のインパルス単位に送信側との間で同期をとらなくても、変調パルスの再生が可能である。従って、構成及び手順を簡略化して、雑音に強い通信が可能となる。また、１つの変調パルスに対応するインパルス列の生成を容易に行うことが可能となる。

また、本発明の通信装置は、インパルスを用いた通信を行う通信装置であって、１つの変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成するインパルス列生成手段と、前記インパルス列生成手段により生成されたインパルス列を送信するインパルス列送信手段とを有し、前記変調パルスは、パルス位置変調により得られる構成となる。また、本発明の通信装置は、インパルスを用いた通信を行う通信装置であって、１つの変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成するインパルス列生成手段と、前記インパルス列生成手段により生成されたインパルス列を送信するインパルス列送信手段とを有し、前記インパルス列生成手段は、通信チャネルに応じて、前記インパルス列の周期を設定する構成となる。

この構成により、受信側では、インパルス列の周期から通信チャネルを特定することが可能となり、複数の通信チャネルを利用した通信にも適用可能となる。

また、本発明の通信装置は、前記インパルス列生成手段が、通信チャネルに応じて、前記変調パルスのパルス幅を設定する構成となる。この構成により、受信側では、インパルス列の数から通信チャネルを特定することが可能となり、複数の通信チャネルを利用した通信にも適用可能となる。

また、本発明の通信装置は、前記インパルス列生成手段が、前記インパルス列の周期をランダムに設定する構成となる。この構成により、通信電力が特定の周波数にのみ集中することを防止することができる。

また、本発明の通信装置は、１つの前記変調パルスを複数の遅延時間で遅延させてパルス列を生成する遅延手段を有し、前記インパルス列生成手段が、前記遅延手段により生成されたパルス列に対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成する。

また、本発明の通信装置は、前記遅延手段が、前記複数の遅延時間に対応する複数の遅延素子を有する。

また、本発明の通信装置は、前記複数の遅延時間が、単調増加又は単調減少する。

また、本発明の通信装置は、前記複数の遅延時間の間隔がランダムである。この構成により、インパルス列の周期が一定でなく、通信の秘匿性を向上させることができる。

また、本発明の通信装置は、インパルスを用いた通信を行うものであって、１つの変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行って得られるインパルス列を受信するインパルス列受信手段と、前記インパルス列受信手段により受信されたインパルス列を検波するインパルス列検波手段とを有する構成となる。この構成により、１つの変調パルスからインパルス列が生成されて送信される場合に、このインパルス列を受信した受信側では、個々のインパルス単位に送信装置との間で同期をとらなくても、変調パルスの再生が可能である。従って、構成及び手順を簡略化して、雑音に強い通信を行うことが可能となる。

また、本発明の通信装置は、前記インパルス列受信手段により受信されたインパルス列の状態に基づいて、通信チャネルを特定する通信チャネル特定手段を有する構成となる。また、本発明の通信装置は、前記通信チャネル特定手段が、前記インパルス列受信手段により受信されたインパルス列の周期に基づいて、通信チャネルを特定する構成となる。この構成により、通信チャネルに応じてインパルス列の周期が設定されている場合に、そのインパルス列の周期から通信チャネルを特定することが可能となり、複数の通信チャネルを利用した通信にも適用可能となる。

また、本発明の通信装置は、前記通信チャネル特定手段が、前記インパルス列受信手段により受信されたインパルス列の数に基づいて、通信チャネルを特定する構成となる。この構成により、通信チャネルに応じてインパルス列の数が設定されている場合に、そのインパルス列の数から通信チャネルを特定することが可能となり、複数の通信チャネルを利用した通信にも適用可能となる。

また、本発明の通信装置は、前記インパルス列受信手段が、１つの前記変調パルスを第１の複数の遅延時間で遅延させて生成されるパルス列に対してオンオフキーイング処理を行って得られるインパルス列を受信し、前記インパルス列受信手段により受信されたインパルス列を第２の複数の遅延時間で遅延させて合成する遅延・合成手段を有し、前記検波手段が、前記遅延・合成手段により生成されたインパルス列を検波する。

また、本発明の通信装置は、前記第２の複数の遅延時間が、前記第１の複数の遅延時間の最長の遅延時間と、前記第１の複数の遅延時間の最長の遅延時間から前記第１の複数の遅延時間のそれぞれを差し引いた時間とである。

また、本発明の通信装置は、前記検波手段が、ローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号のピークを検出するピーク検出手段とを有する。

また、本発明の通信装置は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が、前記第１の複数の遅延時間の差の逆数である。

本発明にかかる通信装置は、情報の単位が変調パルスである場合に、送信側の通信装置が、この変調パルスからインパルス列を生成して送信した場合に、受信側の通信装置は、個々のインパルス単位に送信側との間で同期をとらなくても、変調パルスの再生が可能である。従って、構成及び手順を簡略化して、インパルスを用いた通信を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態の通信装置について、図面を用いて説明する。

図１は、送信側の通信装置（送信装置）のブロック図である。同図に示す送信装置１００は、パーソナルコンピュータのキーボードやマウス等のデバイス内に構成されるものであり、ＰＰＭ変調器１１０、インパルス生成器１２０、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３０及びアンテナ１４０を有する。

図２は、受信側の通信装置（受信装置）のブロック図である。同図に示す受信装置２００は、パーソナルコンピュータの本体に構成されるものであり、アンテナ２１０、ＢＰＦ２２０、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２３０、インパルス検波器２４０、ＰＰＭ復調器２５０及び特定周波数検出器２６０を有する。

次に、図１に示す送信装置１００の動作を説明する。

ＰＰＭ変調器１１０には、デバイスデータが入力される。デバイスデータは、キーボードやマウスの操作に応じたデータであり、情報の単位である「０」や「１」に対応するパルス列である。ＰＰＭ変調器１１０は、入力されたデバイスデータに対して、パルス位置変調（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation）を行い、変調パルスを出力する。この変調パルスは、例えば、図５（ａ）に示すように、情報の単位である「０」と「１」とでパルスの位置が異なっており、このパルスの位置によって情報の特定が可能なように構成される。インパルス列生成器１２０は、ＰＰＭ変調器１１０によるパルス位置変調によって得られる変調パルスが入力されると、この変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行って、インパルス列を生成する。

図３は、インパルス列生成器１２０のブロック図である。同図に示すインパルス列生成器１２０は、発振器１２１、論理積回路１２２及びインパルス発生器１２３を有する。論理積回路１２２には、ＰＰＭ変調器１０２によるパルス位置変調によって得られる変調パルスが入力される。また、論理積回路１２２には、発振器１２１からのパルスが入力される。発振器１２１は、図５（ｂ）に示すように、所定周期でパルスを連続的に発生させる。ここで、発振器１２１によって発生されるパルスの周期は、変調パルスのパルス幅よりも小さく、送信装置１００から受信装置２００へ送信されるインパルスの周期（たとえば数百ナノ秒）と一致する。

論理積回路１２２は、入力される変調パルスと発振器１２１からのパルスの論理積に対応するパルスを出力する。例えば、変調パルスが図５（ａ）に示す波形であり、発振器１２１によって発生されるパルスが図５（ｂ）に示す波形である場合、論理積回路１２２が出力する論理積に対応するパルスの波形は、図５（ｃ）に示すものとなる。

インパルス発生器１２３は、図４に示すように、論理積回路１２２とアンテナ１４０との間に直列に接続されたコンデンサ１２４及び１２５と、これらコンデンサ１２４及び１２５の間とアースとの間に接続されたステップリカバリダイオード１２６とによって構成され、高速スイッチングが可能となっている。

このインパルス発生器１２３は、論理積回路１２２からのパルスの立ち上がりのタイミングでインパルスを発生させる。例えば、論理積回路１２２が出力する論理積に対応するパルスが図５（ｃ）に示す波形である場合、インパルス発生器１２３は、図５（ｄ）に示すインパルスを発生させる。なお、インパルス発生器１２３は、必ずしも論理積回路１２２からのパルスの立ち上がりのタイミングでインパルスを発生させる必要はなく、立ち下りのタイミング等でインパルスを発生させても良い。このような動作により、１つの変調パルス毎、換言すれば、デバイスデータを構成する「０」や「１」の情報の単位毎に、複数のインパルス（インパルス列）が対応付けられることになる。ＢＰＦ１３０は、インパルス列生成器１２０により生成されたインパルス列を入力し、雑音成分を除去して、インパルス列に対応する周波数成分のみを出力する。アンテナ１４０は、ＢＰＦ１３０からのインパルス列を送信する。

次に、図２に示す受信装置２００の動作を説明する。

アンテナ２１０は、送信装置１００からのインパルス列を受信する。ＢＰＦ２２０は、アンテナ２１０により受信されたインパルス列を入力し、雑音成分を除去して、インパルス列に対応する周波数成分のみを出力する。ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２３０は、ＢＰＦ２２０からのインパルス列を増幅する。

インパルス検波器２４０は、ＬＮＡ２３０からのインパルス列を検波する。図６は、インパルス検波器２４０のブロック図である。同図に示すインパルス検波器２４０は、コンデンサ２４１、ショットキバリアダイオード２４２、アンプ２４３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４４及びＢＰＦ２４５を有する。

コンデンサ２４１は、入力されるインパルス列の各インパルスについて直流成分を除去する。ショットキバリアダイオード２４２は、直流成分が除去されたインパルスをパルスに変換する。例えば、インパルスの幅が数百ピコ秒である場合、このインパルスは、ショットキバリアダイオード２４２により数百ナノ秒のパルス幅のパルスに変換される。

アンプ２４３は、ショットキバリアダイオード２４２によってインパルス列から変換されたパルス列を増幅する。ＬＰＦ２４４は、アンプ２４３によって増幅されたパルス列から低周波成分を除去する。ＬＰＦ２４４により低周波成分が除去されたパルス列は、検波信号としてＰＰＭ復調器２５０に出力される。例えば、インパルス検波器２４０に入力されるインパルス列が図７（ａ）に示すものである場合、検波信号の波形は、図７（ｂ）に示すものとなる。ここで、ＬＰＦ２４４のカットオフ周波数は、インパルスの周期よりも十分低く設定されている。このため、送信装置１００において変調パルスがピークとなる時間と、検波信号であるパルス列がピークとなっている時間とがほぼ一致する。

ＰＰＭ復調器２５０は、インパルス検波器２４０による検波によって得られる検波信号を入力し、元のデバイスデータを再生、出力する。

このように、本実施形態では、送信装置１００は、デバイスデータを構成する情報の単位に対応する１つの変調パルス毎に、複数のインパルスからなるインパルス列を対応付けて、このインパルス列を送信する。一方、受信装置２００は、インパルス列を受信し、検波することにより、元のデバイスデータを再生する。このような送受信動作において、送信装置１００と受信装置２００との間ではインパルス単位での同期がとられていない。しかし、デバイスデータを構成する情報の単位毎に、複数のインパルスが対応付けられているため、受信装置２００は、少数のインパルスの欠落が生じた場合でも、残りのインパルスを利用して、デバイスデータを再生することができる。従って、同期をとるための構成及び手順を簡略化して、雑音に強い通信が可能となる。

なお、上述した実施形態では、送受信されるインパルス列の周期は、単一の周期であるが、送信装置１００内のインパルス生成器１２０がインパルス列の周期をランダムに設定するようにしてもよい。この場合には、通信電力が特定の周波数にのみ集中することを防止することができる。

ところで、上述した実施形態は、単一の通信チャネルが用いられる場合であるが、複数の通信チャネルが用いられる場合にも本発明を適用することができる。具体的には、送信装置１００において、通信チャネルに応じて、インパルス列の周期が設定される方法と、変調パルスのパルス幅が設定される方法とがある。

通信チャネルに応じてインパルス列の周期が設定される場合、送信装置１００のインパルス生成器１２０内の発振器１２１は、外部からの通信チャネル情報に基づいて、通信チャネル毎に発生させるパルスの周期を変更する。論理積回路１２２は、この通信チャネル毎に異なる周期のパルスと、変調パルスとの論理積に対応するパルスを出力する。そして、インパルス発生器１２３は、上述と同様、論理積回路１２２からのパルスの立ち上がりのタイミングでインパルスを発生させる。

例えば、変調パルスが図８（ａ）に示す波形である場合を考える。この場合、所定の通信チャネル（第１の通信チャネル）が用いられて通信が行われる場合、発振器１２１は、図８（ｂ）に示す波形のパルスを発生させる。これにより、インパルス生成器１２０によって生成されるインパルス列は、図８（ｃ）に示すものとなる。

一方、第１の通信チャネル以外の通信チャネル（第２の通信チャネル）が用いられて通信が行われる場合、発振器１２１は、図８（ｂ）に示すパルスよりも周期を長くした図８（ｄ）に示す波形のパルスを発生させる。これにより、インパルス生成器１２０によって生成されるインパルス列は、図８（ｅ）に示すものとなり、図８（ｃ）に示すインパルス列よりも周期が長くなる。

インパルス列を受信する受信装置２００のインパルス検波器２４０では、上述と同様、コンデンサ２４１が入力されるインパルス列の各インパルスについて直流成分を除去し、ショットキバリアダイオード２４２がこの直流成分が除去されたインパルスをパルスに変換する。更に、アンプ２４３がこのパルス列を増幅し、ＬＰＦ２４４が増幅されたパルス列から低周波成分を除去し、検波信号として出力する。

特定周波数検出器２６０は。このパルス列である検波信号が入力されると、当該パルス列の周期（周波数）を検出する。例えば、図８（ｃ）に示すインパルス列が送信される場合と、図８（ｅ）に示すインパルス列とが送信される場合とでは、特定周波数検出器２６０は、異なる周期を検出することになる。検出された周期はチャネル情報として出力される。その後の受信装置２００においては、インパルス検波器２４０内のＢＰＦ２４５は、このチャネル情報に対応する周期のパルス列のみを検波信号としてＰＰＭ復調器２５０へ出力する。

また、通信チャネルに応じて、変調パルスのパルス幅が設定される場合、送信装置１００のインパルス生成器１２０は、図９に示すように、新たにパルス幅変換器１２４を備える。このパルス幅変換器１２４は、外部からの通信チャネル情報に基づいて、ＰＰＭ変調器１１０からの変調パルスのパルス幅を変更する。論理積回路１２２は、この通信チャネル毎に異なるパルス幅の変調パルスと、発振器１２１からのパルスとの論理積に対応するパルスを出力する。そして、インパルス発生器１２３は、上述と同様、論理積回路１２２からのパルスの立ち上がりのタイミングでインパルスを発生させる。

例えば、インパルス生成器１２０に入力される変調パルスが図１０（ａ）に示す波形である場合を考える。この場合、所定の通信チャネル（第１の通信チャネル）が用いられて通信が行われる場合、パルス幅変換器１２４は、図１０（ａ）に示す波形の変調パルスを出力する。これにより、インパルス生成器１２０によって生成されるインパルス列は、図１０（ｂ）に示すものとなる。

一方、第１の通信チャネル以外の通信チャネル（第２の通信チャネル）が用いられて通信が行われる場合、パルス幅変換器１２４は、図１０（ａ）に示す変調パルスよりもパルス幅を広げた図１０（ｃ）に示す波形の変調パルスを出力する。これにより、インパルス生成器１２０によって生成されるインパルス列は、図１０（ｄ）に示すものとなり、図１０（ｂ）に示すインパルス列よりもインパルスの数が多くなる。

インパルス列を受信する受信装置２００のインパルス検波器２４０は、図１１に示すように、ＢＰＦ２４５を備えず、新たに論理積回路２４６を備える。上述と同様、このインパルス検波器２４０においては、コンデンサ２４１が入力されるインパルス列の各インパルスについて直流成分を除去し、ショットキバリアダイオード２４２がこの直流成分が除去されたインパルスをパルスに変換する。更に、アンプ２４３がこのパルス列を増幅し、ＬＰＦ２４４が増幅されたパルス列から低周波成分を除去したものを、検波信号として出力する。

そして、論理積回路２４６は、アンプ２４３からのパルス列と、ＬＰＦ２４４からの検波信号としてのパルス列の論理積に対応するパルス列をチャネル情報として出力する。その後の受信装置２００においては、ＰＰＭ復調器２５０は、このチャネル情報に対応するパルス列の数と一致する数のパルス列である検波信号のみを利用して、元のデバイスデータを再生、出力する。

なお、送信装置１００において、ＰＰＭ変調器１１０とインパルス生成器１２０の間に遅延回路を設けることによって、当該送信装置１００がインパルス列を送信することもできる。

図１２は、遅延回路のブロック図である。同図に示す遅延回路１５０において、遅延素子１５２は、ＰＰＭ変調器１１０からの変調パルスを時間ｔ１だけ遅延させて出力する。遅延素子１５４は、遅延素子１５２からの変調パルスを時間ｔ２だけ遅延させて出力する。従って、遅延素子１５４が出力する変調パルスは、ＰＰＭ変調器１１０からの変調パルスに対して、ｔ１＋ｔ２だけ遅延したものとなる。遅延素子１５６は、遅延素子１５４からの変調パルスを時間ｔ３だけ遅延させて出力する。従って、遅延素子１５６が出力する変調パルスは、ＰＰＭ変調器１１０からの変調パルスに対して、ｔ１＋ｔ２＋ｔ３だけ遅延したものとなる。合成器１５８は、ＰＰＭ変調器１１０、遅延素子１５２、１５４及び１５６からの変調パルスを合成してパルス列を生成し、インパルス列生成器１２０へ出力する。インパルス列生成器１２０は、遅延回路１５０からのパルス列を構成する変調パルスのそれぞれに対応するインパルスを発生させる。

例えば、ＰＰＭ変調器１１０が出力する変調パルスが図１３（ａ）に示す波形である場合を考える。この場合、遅延回路１５０は、図１３（ｂ）に示すように、入力した変調パルスをそのまま出力するとともに、時間ｔ１だけ遅延させた変調パルス、時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延させた変調パルス、及び、時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３だけ遅延させた変調パルスを出力する。すなわち、１つの変調パルスが４つの変調パルスに拡散されることになる。そして、インパルス生成器１２０は、図１３（ｃ）に示すように、遅延回路１５０からの４つの変調パルスのそれぞれに対応するインパルスを発生させる。

なお、図１３では、遅延回路１５０が出力する変調パルスの間隔が一定、換言すれば、遅延時間ｔ１、ｔ１＋ｔ２及びｔ１＋ｔ２＋ｔ３の間隔が一定であるが、必ずしも、一定でなくても良い。例えば、ＰＰＭ変調器１１０が出力する変調パルスが図１４（ａ）に示す波形である場合、遅延回路１５０は、図１４（ｂ）に示すように、入力した変調パルスをそのまま出力するとともに、時間ｔ１だけ遅延させた変調パルス、時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延させた変調パルス、及び、時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３だけ遅延させた変調パルスを出力する。但し、遅延時間ｔ１、ｔ１＋ｔ２及びｔ１＋ｔ２＋ｔ３の間隔は一定ではなく、図１５（ａ）や図１５（ｂ）に示すような特性となっている。そして、インパルス生成器１２０は、図１４（ｃ）に示すように、遅延回路１５０からの４つの変調パルスのそれぞれに対応するインパルスを発生させる。遅延時間ｔ１、ｔ１＋ｔ２及びｔ１＋ｔ２＋ｔ３の間隔が一定でないことにより、送信装置１００が送信するインパルス列の周期が一定でなくなり、通信の秘匿性を向上させることができる。

図１６は、送信装置１００が遅延回路１５０を有する場合における受信装置のブロック図である。同図に示す受信装置２０２において、アンテナ２１０は、送信装置１００からのインパルス列を受信する。ＢＰＦ２２０は、アンテナ２１０により受信されたインパルス列を入力し、雑音成分を除去して、インパルス列に対応する周波数成分のみを出力する。ＬＮＡ２３０及び２３１は、ＢＰＦ２２０からのインパルス列を増幅する。

遅延・合成回路２３２は、ＬＮＡ２３１からのインパルス列を複数の遅延時間で遅延させて複数のインパルス列を生成し、これら複数のインパルス列を合成する。図１７は、遅延・合成回路２３２のブロック図である。同図に示す遅延・合成回路２３２において、ローノイズアンプ２３１からのインパルス列は、合成器２７４にそのまま入力されるとともに、遅延素子２７１、２７２及び２７３に入力される。

遅延素子２７１は、ＬＮＡ２３１からのインパルス列を時間ｔ３だけ遅延させて出力する。また、遅延素子２７２は、ＬＮＡ２３１からのインパルス列を時間ｔ３＋ｔ２だけ遅延させて出力し、遅延素子２７３は、ＬＮＡ２３１からのインパルス列を時間ｔ３＋ｔ２＋ｔ１だけ遅延させて出力する。

従って、ＬＮＡ２３１から合成器２７４にそのまま入力されるインパルス列が図１９（ａ）に示すものである場合、遅延素子２７１から合成器２７４に入力されるインパルス列は、図１９（ｂ）に示すように時間ｔ３だけ遅延し、遅延素子２７２から合成器２７４に入力されるインパルス列は、図１９（ｃ）に示すように時間ｔ３＋ｔ２だけ遅延し、遅延素子２７３から合成器２７４に入力されるインパルス列は、図１９（ｄ）に示すように時間ｔ３＋ｔ２＋ｔ１だけ遅延する。

ここで、遅延素子２７１における遅延時間ｔ３は、送信装置１００内の遅延回路１５０における遅延時間ｔ１、ｔ１＋ｔ２、ｔ１＋ｔ２＋ｔ３のうち、最大の遅延時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３から遅延時間ｔ１＋ｔ２を差し引いた時間として求められる。また、遅延素子２７２における遅延時間ｔ３＋ｔ２は、送信装置１００内の遅延回路１５０における最大の遅延時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３から遅延時間ｔ１を差し引いた時間として求められ、遅延素子２７３における遅延時間ｔ３＋ｔ２＋ｔ１は、送信装置１００内の遅延回路１５０における最大の遅延時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３として求められる。また、ＬＮＡ２３１から合成器２７４にそのまま入力されるインパルス列の遅延時間は、送信装置１００内の遅延回路１５０における最大の遅延時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３からその最大の遅延時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３を差し引いた時間として求められ、ゼロとなる。

合成器２７４は、ＬＮＡ２３１、遅延素子２７１、２７２及び２７３からのインパルス列を合成し、この合成したインパルス列（合成インパルス列）を検波回路２３３へ出力する。

図１９（ａ）乃至（ｄ）に示すインパルス列が合成器２７４に入力される場合、ＬＮＡ２３１から合成器２７４にそのまま入力されるインパルス列の４番目のインパルス（送信装置１００内の遅延回路１５０において時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３だけ遅延されたインパルス）、遅延素子２７１から合成器２７４に入力されるインパルス列の３番目のインパルス（送信装置１００内の遅延回路１５０において時間ｔ１＋ｔ２だけ遅延されたインパルス）、遅延素子２７２から合成器２７４に入力されるインパルス列の２番目のインパルス（送信装置１００内の遅延回路１５０において時間ｔ１だけ遅延されたインパルス）、及び、遅延素子２７３から合成器２７４に入力されるインパルス列の１番目のインパルス（送信装置１００内の遅延回路１５０において遅延されていないインパルス）は、合成器２７４への入力タイミングが一致し、図１９（ｅ）に示すようにピークが表れる。

検波回路２３３は、合成インパルス列を入力して検波を行う。図１８は、検波回路２３３のブロック図である。同図に示す検波回路２３３において、ＬＰＦ２８１は、合成インパルス列から低周波成分を除去し、検波信号として出力する。検波信号は、図１９（ｅ）の点線に示す包絡線の波形となる。ＬＰＦ２８１のカットオフ周波数は、送信装置１００内の遅延回路１５０における遅延時間の差の逆数である。

Ａ／Ｄコンバータ２８２は、この検波信号をデジタルデータに変換する。ＭＰＵ２８３は、デジタルデータに基づいて、検波信号のピークを検出してデバイスデータを生成する。

このように、送信装置１００及び受信装置２０２のそれぞれに遅延回路を設けることによっても、デバイスデータを構成する情報の単位毎に、複数のインパルスが対応付けられるため、受信装置２０２は、少数のインパルスの欠落が生じた場合でも、残りのインパルスを利用して、デバイスデータを再生することが可能となる。従って、同期をとるための構成及び手順を簡略化して、雑音に強い通信が可能となる。また、遅延素子が用いられるため、ハードウェアのみで高速な信号処理が可能となる。

以上のように、本発明に係る通信装置は、構成及び手順を簡略化して、インパルスを用いた通信を行うことが可能であり、通信装置として有用である。

送信装置のブロック図である。受信装置のブロック図である。インパルス生成器のブロック図である。インパルス発生器のブロック図である。送信装置における信号波形の第１の例を示す図である。インパルス検波器のブロック図である。受信装置における信号波形の一例を示す図である。送信装置における信号波形の第２の例を示す図である。インパルス生成器の他の例のブロック図である。送信装置における信号波形の第３の例を示す図である。インパルス検波器の他の例のブロック図である。遅延回路のブロック図である。送信装置における信号波形の第４の例を示す図である。送信装置における信号波形の第５の例を示す図である。遅延時間の特性を示す図である。受信装置の他の例のブロック図である。遅延・合成回路のブロック図である。検波回路のブロック図である。受信装置における信号波形の他の例を示す図である。従来のレーダの第１の例を示す図である。従来のレーダの第２の例を示す図である。

符号の説明

１００送信装置
１１０ＰＰＭ変調器
１２０インパルス生成器
１２１発振器
１２２、２４６論理積回路
１２３インパルス発生器
１２４パルス幅変換器
１３０、２２０、２４５バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１４０、２１０アンテナ
１５０遅延回路
１５２、１５４、１５６、２７１、２７２、２７３遅延素子
１５８、２７４合成器
２００、２０２受信装置
２３０、２３１ローノイズアンプ（ＬＮＡ）
２３２遅延・合成回路
２３３検波回路
２４０インパルス検波器
２４１コンデンサ
２４２ショットキバリアダイオード
２４３アンプ
２４４、２８１ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２５０ＰＰＭ復調器
２６０特定周波数検出器
２８２Ａ／Ｄコンバータ
２８３ＭＰＵ

Claims

インパルスを用いた通信を行う通信装置であって、
１つの変調パルスに対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成するインパルス列生成手段と、
前記インパルス列生成手段により生成されたインパルス列を送信するインパルス列送信手段とを有し、
前記インパルス列生成手段は、
パルスを発生するパルス発生手段と、
前記変調パルスと、前記パルス発生手段により発生されるパルスとの論理積のパルスを導出する論理積パルス導出手段と、
前記論理積手段により導出される論理積のパルスのタイミングに応じて、前記パルス発生手段により発生されるパルスよりパルス幅が小さく前記論理積のパルス１つに対し１つのインパルスを発生することにより、インパルス列を発生するインパルス列発生手段とを有することを特徴とする通信装置。
前記インパルス列発生手段は、前記論理積パルス導出手段と前記インパルス列送信手段との間に２つのコンデンサと、前記２つのコンデンサの間とアースとの間に接続されたステップリカバリダイオードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記変調パルスは、パルス位置変調により得られることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
前記インパルス列生成手段は、通信チャネルに応じて、前記インパルス列の周期を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置。
前記インパルス列生成手段は、通信チャネルに応じて、前記変調パルスのパルス幅を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信装置。
前記インパルス列生成手段は、前記インパルス列の周期をランダムに設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信装置。
１つの前記変調パルスを複数の遅延時間で遅延させてパルス列を生成する遅延手段を有し、
前記インパルス列生成手段は、前記遅延手段により生成されたパルス列に対してオンオフキーイング処理を行い、インパルス列を生成することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記遅延手段は、前記複数の遅延時間に対応する複数の遅延素子を有することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
前記複数の遅延時間は、単調増加又は単調減少することを特徴とする請求項７又は８に記載の通信装置。
前記複数の遅延時間の間隔がランダムであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の通信装置。